estudio normativo, económico y ambiental para la adopción
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Estudio normativo, económico y ambiental
para la adopción de vehículos eléctricos de uso
doméstico para Bogotá, Colombia. Autores: Felmer Adolfo Mendez Palacios
Cod:10421624975
e-mail [email protected]
Facultad de Ingeniería Mecánica, Electrónica y Biomédica FIMEB
Programa Académico, Tecnología Mecánica Automotriz
Universidad Antonio Nariño
Bogotá sede sur
Director
Juan Carlos Monrroy. Profesor FIMEB
e-mail [email protected]
RESUMEN:
Este documento busco estudiar y poner en conocimiento
la normatividad y los beneficios tributarios que el
Gobierno Nacional ha puesto a disposición para
incentivar el uso de vehículos eléctricos, con el fin de
contribuir a la reducción de emisiones contaminantes y a
la movilidad sostenible. Se muestra a los usuarios con
que infraestructura se cuenta actualmente para carga
rápida de vehículos eléctricos en la ciudad de Bogotá, y
que sistemas de carga lenta se pueden instalar en
domicilios. También se estudió la proyección a futuro
que se ha establecido para la ciudad de Bogotá con
respecto a las estaciones de carga rápida. Con el estudio
económico se hacer énfasis del porqué los costos son el
mayor de obstáculos para la adquisición de Vehículos
Eléctricos; y con el estudio ambiental se buscó realizar
una comparación de las emisiones entre vehículos
eléctricos y de combustión interna.
Con el objetivo de la construcción de una cartilla donde
se muestra a los posibles compradores las opciones
disponibles en el mercado colombiano e incentivos que
se aplica para los propietarios de vehículos eléctricos.
Esta cartilla sirve como guía al momento de determinar
que vehículo se ajusta más sus necesidades.
PALABRAS CLAVE: Vehículo eléctrico, vehículo de
combustión interna, carga lenta, carga rápida,
incentivos, autonomía
ABSTRACT:
This document seeks to study and make known the
regulations and tax benefits that the National
Government has made available to encourage the use of
electric vehicles, in order to contribute to the reduction
of pollutant emissions and sustainable mobility. It shows
users what infrastructure is currently available for fast
charging of electric vehicles in the city of Bogotá, and
what slow-charging systems can be installed in homes.
The future projection that has been established for the
city of Bogotá with respect to fast charging stations was
also studied. The economic study emphasized why costs
are the greatest obstacle to the acquisition of electric
vehicles, and the environmental study sought to make a
comparison of emissions between electric and internal
combustion vehicles.
The objective of the construction of a booklet showing
potential buyers the options available in the Colombian
market and incentives that apply to owners of electric
vehicles. This primer serves as a guide when determining
which vehicle best suits your needs.
KEYWORDS: Electric vehicle, internal combustion
vehicle, slow charge, fast charge, incentives, autonomy.
I. INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES
La Unidad de Planeación Minero-Energética
(UPME), se consolidó en el 2019 la Estrategia
Nacional de Movilidad Eléctrica (ENME) que
reconoce la tendencia mundial en movilidad
2
eléctrica, definir las acciones que permitan acelerar
la transición hacia la movilidad eléctrica, teniendo
como meta la incorporación de 600.000 vehículos
eléctricos a 2030. y su vez generar menos
emisiones en el sector transporte y usar de una
forma eficiente y racional la energía, en beneficio
de una mejor calidad de vida de los colombianos
Considerando lo anterior, el Gobierno Nacional, ha
incluido compromisos internacionales como los
definidos en las Leyes 1844 de 2017 y 1931 de
2018, donde se adopta el “Acuerdo de París” y se
establecen las directrices para la gestión del cambio
climático. Todo esto a través de sinergias entre el
Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible
(Minambiente), Ministerio de Minas y Energía
(Minenergía), Ministerio de Transporte
(Mintransporte), Departamento Nacional de
Planeación (DNP) [1].
La eficiencia del motor eléctrico es superior a la
del motor de combustión, ya que en este último la
energía se obtiene mediante la quema del
combustible para transformar la energía química en
energía mecánica que mueva el vehículo, el
problema radica en que no es posible convertir toda
esa energía térmica en trabajo ya que hay un
porcentaje de la misma que se acaba perdiendo. En
consecuencia, la eficiencia de los motores de
combustión queda limitada a un 25% o 30%,
debido a la termodinámica del proceso el resto de
la energía se disipa en forma de calor a través de la
calefacción o el tubo de escape, entre otros. Esto se
traduce en una pérdida de combustible, de forma
que de cada cuatro litros que consume el vehículo,
tres de ellos no se aprovechan eficientemente y solo
uno sirve para ponerlo en circulación. Por el otro
lado, la eficiencia del vehículo eléctrico se sitúa en
el 95%. [2].
II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Actualmente es evidente la necesidad de la ciudad
de Bogotá por reducir las emisiones contaminantes
gaseosos y material particulado, estas emisiones
han generado algunas alarmas en la calidad de aire
que se respira en la capital, por lo que el uso de
vehículos con cero emisiones de gases, ayudaría
significativamente a mejorar esta problemática.
Teniendo en cuenta que la tecnología usada por los
vehículos eléctricos es poco conocida en el país ya
sea porque solo hasta los últimos años se abrió un
mercado o porque hemos estado acostumbrados al
siempre fiel vehículo a combustión interna. Por
estas razones al bogotano del común le puede
surgir la duda de si adquirir un vehículo eléctrico o
uno tradicional y en el caso de elegir uno eléctrico
surgen nuevas incógnitas como saber la autonomía
o donde recargar la batería. Además, que al adquirir
un vehículo eléctrico se obtienen ciertos beneficios
e incentivos tributarios que se ven reflejados en la
economía del usuario.
Por estos motivos y con el fin de hacer fácil la
búsqueda a las personas que se encuentren
interesadas en comprar un vehículo eléctrico,
dentro de los disponible en el país, es que se realiza
este documento con un análisis útil para el lector.
Así mismo, se han destacado los beneficios que
supondría para el medio ambiente la proliferación
de automóviles eléctricos en comparación con
automóviles de combustión interna, mejorando la
calidad del aire, y la contaminación acústica entre
otros. Resultan especialmente beneficiosos para
aquellas ciudades que poseen casos históricos
protegidos y centros urbanos peatonalizados,
donde las vibraciones y el ruido que emiten los
vehículos de gasolina son especialmente dañinos.
Cabe destacar que si bien el uso de vehículos
eléctricos trae beneficios que ayudan a bajar la
contaminación atmosférica, generan residuos que
deben tener una buena disposición final, como es el
caso de las baterías [3].
III. JUSTIFICACIÓN
En la actualidad es una gran preocupación a nivel
mundial de reducir las emisiones de gases de
efecto invernadero, por lo que el gobierno de
Colombia no se ha quedado al margen y ha
planteado en la ley 1964 de 2019, los lineamientos
e incentivos para uso de vehículos eléctricos en
todo el territorio nacional y así asegurar una
movilidad sostenible Es decir, debe incluir
principios básicos de eficiencia, seguridad,
equidad, bienestar (calidad de vida),
competitividad y salud de conformidad a lo
dispuesto por el Word Business Council for
Sustainable Development.[4] .En esta ley también
se plantearon los incentivos tributarios donde se
incluye una reducción sobre el impuesto sobre
vehículos automotores y descuento en la revisión
técnico-mecánica y de emisiones contaminantes.
Por estas razones se prevé un aumento
significativo en la venta de vehículos eléctricos y
de allí la necesidad de poner a disposición de las
personas que se encuentren interesadas en compra
de vehículo de este tipo, información como
vehículos disponibles en el mercado, y aún más
importante cual se ajusta al use que se le vaya a
dar, e información como estaciones de carga en la
ciudad de Bogotá.
3
IV. OBJETIVOS
A. OBJETIVO GENERAL
Construir un documento de consulta basado
en la recopilación de información que
muestre el estudio normativo, económico y
ambiental para un usuario interesado en la
adopción de un vehículo eléctrico de uso
doméstico para Bogotá, Colombia.
B. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Realizar un estudio normativo vigente en
Colombia sobre el uso de vehículos
eléctricos de uso doméstico.
2. Efectuar un estudio económico de
vehículos eléctricos de uso doméstico
disponibles en el mercado colombiano.
3. Llevar a cabo un estudio económico el
costo de compra y sostenimiento de un
vehículo eléctrico de uso doméstico vs un
vehículo de combustión interna.
4. Realizar un estudio ambiental de uso de
vehículo eléctrico de uso doméstico vs
vehículo de combustión interna de similares
características.
5. Construir un manual de consulta de
vehículos eléctricos de uso doméstico en
Bogotá Colombia, para posibles usuarios.
V. ALCANCE
El alcance del proyecto consiste en la
entrega de los estudios normativo,
económico y ambiental para vehículos
eléctricos de uso doméstico para
Bogotá Colombia.
VI. METODOLOGIA
Los estudios consisten en su mayor parte en la
recolección de información como lo son normas,
catálogos, fichas técnicas por lo que se plantean 7
etapas para la recolección de datos, análisis y
entrega de resultados.
1. En primera etapa se realizó una consulta de las
siguientes entidades UPME, MINMINAS,
MINTRASPORTE, MINAMBIENTE.
2. En segunda etapa se realizó un estudio de las
normas vigentes en el país sobre vehículos
eléctricos en Colombia con énfasis en los
incentivos que da el Gobierno colombiano
para la compra de vehículos de este tipo.
3. En tercera etapa se recolecto la información de
los vehículos eléctricos disponibles para
compra en Colombia, donde será necesario
obtener cotizaciones, fichas técnicas y
manuales.
4. La cuarta etapa consta de la recopilación de la
información sobre la infraestructura y
estaciones de carga rápidas, y las opciones de
carga lenta con la que se cuentan para la
ciudad de Bogotá.
5. La quinta etapa consistió en la recolección de
información para realización de los estudios
económicos y ambientales donde se realizará
la comparativa entre el costo de compra y
manutención de un vehiculó eléctrico contra
uno de combustión interna y la comparativa en
emisiones contaminantes entre estos dos tipos
de vehículos. Obteniendo información de
entidades gubernamentales como lo son
Ministerio de ambiente y desarrollo
sostenible, Ministerio de Minas y Energía,
Ministerio de Transporte y el Departamento
Nacional de Planeación. También se cuenta
con entidades privadas como lo es Arthur d
Little.
6. En la sexta etapa se elaboró una cartilla
instructiva de vehículos eléctricos de uso
doméstico en la ciudad de Bogotá, para los
posibles compradores.
7. En séptima etapa se entregó el documento de
Proyecto tecnológico para verificación por
parte de los docentes y posterior sustentación.
VII. MARCO TEORICO
A. VEHÍCULO ELÉCTRICO
Es un vehículo impulsado por energía eléctrica, la
cual se proporciona a partir de un banco de baterías
eléctricas que alimenta uno o varios motores
4
eléctricos, los cuales son los encargados de
generar tracción en las ruedas. Estos motores
eléctricos transforman la energía eléctrica en
energía mecánica por medio de interacciones
electromagnéticas [5].
B. CLASIFICACÍON DE LOS
VEHÍCULOS ELÉCTRICOS.
En general los vehículos eléctricos se clasifican
dependiendo de donde se toma la energía eléctrica
para alimentar el motor, distinguiendo
principalmente tres variantes
1. VEHÍCULO 100% ELÉCTRICO.
Toda su energía proviene de la red por lo
que es necesario cargarlo para su
funcionamiento. Su suministro solo viene
de las baterías y dependiendo el modelo
puede auto cargarse con el frenado. En la
Figura 1, se ven los principales
componentes de un vehículo 100%
eléctrico, la energía es tomada desde el
cargador hasta la batería, y desde la batería
directamente al motor, la batería también
puede tomar energía desde el freno
regenerativo si es que el vehiculó cuenta
con este sistema [6].
Figura 1. Arquitectura de vehículo 100% eléctrico, [7].
2. VEHICULÓ HÍBRIDO ENCHUFABLE.
Es aquel vehículo que funciona con motor
de combustión y energía eléctrica. Cuando
se acaba la energía eléctrica pasa al motor
de combustión, o cuando las prestaciones
que se le requieren no pueden ser
satisfechas con el motor eléctrico, a
continuación, en la Figura 2, se detalla la
arquitectura de este tipo de VE, se visualiza
que el motor eléctrico y el de combustión
son independientes uno del otro, por lo que
el vehículo puede funcionar con
cualquiera, o con los dos dependiendo la
demanda de potencia
3. VEHICULÓ ELÉCTRICO DE
AUTONOMÍA EXTENDIDA.
Es aquel vehículo, que dispone de un motor
de combustión puede ser a gasolina o diésel,
que carga la batería con el motor de
combustión. Y dispone de un motor
eléctrico con el que funciona recibiendo la
energía de las baterías. Además, este tipo de
vehículo también es enchufable, en la
Figura 3, se muestra que el sistema eléctrico
es similar al 100% eléctrico, adicionando un
motor de combustión interna con generador
que alimenta directamente a la batería [6].
Figura 3. Arquitectura de vehículo eléctrico de autonomía extendida, [7].
C. BATERIAS
Las baterías eléctricas son quizá el componente más
importante de los VEs. Estos dispositivos son los
encargados de brindar la autonomía y por tanto
definen un gran impacto en el desarrollo de los
vehículos.
Una batería eléctrica es un dispositivo que convierte
la energía química en energía eléctrica mediante un
proceso de oxidación-reducción o (redox). Una
Figura 2. Arquitectura de vehículo híbrido enchufable, [7].
5
batería eléctrica está compuesta por un o varias
unidades primarias llamadas celdas, que son las que
contienen los elementos encargados de realizar la
reacción química y producir el voltaje y la corriente
eléctrica. La conexión de dos o más de estas celdas
dan lugar a lo que se conoce como batería eléctrica,
que, dependiendo de los componentes que
conforman sus celdas., en cuyo caso se usa el
calificativo de batería.
Las baterías eléctricas son dispositivos que
convierten la energía química contenida
directamente en sus elementos activos, en energía
eléctrica por medio de un proceso de óxido-
reducción. Una batería está compuesta por un
arreglo serie/paralelo de celdas, las cuales contienen
los materiales activos que convierten la energía
química en energía eléctrica (ánodo y cátodo) [6].
Tabla 1. Tipos de baterías empleadas en VEs, [6]
Los principales tipos de baterías comerciales que
pueden ser consideradas para impulsar los vehículos
eléctricos se muestran en la Tabla 1. Nótese que la
batería de ácido de plomo es la más económica, pero
su densidad de energía es menor, lo cual hace a este
tipo de batería inapropiado para su uso en vehículos
eléctrico. La batería de Níquel-Cadmio (Ni-Cd),
Tiene mejor número de ciclo que la de ácido de
plomo, pero nuevamente la anterior. Las baterías de
ión de Litio (Li-ión) y Níquel-Metal Hidruro (Ni-
MH) poseen alta energía especifica (especialmente
la de ión de litio) pero estas son las más costosas.
Sin embargo, son estas las apropiadas para el uso de
vehículos eléctricos debido a su portabilidad y
características técnicas.
Siendo la batería eléctrica, uno de los elementos más
relevantes que componen los VEs, debido a que son
las que definen la cantidad de kilómetros que puede
recorrer el vehículo que la equipa por cada recarga.
D. INFRAESTRUCTURA DE RECARGA
DE VEHÍCULOS ELÉCTRICOS
El sistema de recarga de VEs permite transferir la
energía desde la red eléctrica hasta las baterías, lo
cual constituye un papel importante para el
funcionamiento y desarrollo de los VEs y la
interacción con el sistema de distribución. Esta
transferencia se puede realizar por medio inductivo
(recarga inalámbrica) o conductivo (recarga a través
de conductores), siendo este último el más usado por
las estaciones de recarga.
Su clasificación más común para los cargadores de
vehículos está en función de su potencia nominal y
el tiempo que conlleva la recarga:
1. Nivel 1: Esto cargadores, también
llamados de recarga lenta, son de potencia
nominal de 3.7 kW aproximadamente, de
características similares a un toma
corriente monofásico convencional de 120
VAC y 12 A. A esta tasa de corriente, la
recarga de la batería toma una gran
cantidad de tiempo entre 12 y 18 horas
dependiendo de la capacidad energética de
la batería. Sus aplicaciones son de uso
doméstico.
2. Nivel 2: Conocidos como de recarga semi-
rapida, tiene un rango de potencia normal
entre 3.7 kW y 22 kW. Por esta razón,
utiliza suministro monofásico 208-240
VAC con una corriente de 30 A. según las
normas consignadas en Código Eléctrico
Nacional NEC (National Electrical Code)
se debe realizar un mejoramiento del
alambrado eléctrico para instalar este tipo
de cargadores. Considerando estos valores
potencia, la recarga de la batería se puede
reducir en un 50% en comparación con los
cargadores de Nivel 1. Es especial para
recargar de VEs en sitios públicos.
3. Nivel 3: En esta categoría se encuentran los
sistemas de recarga rápida. Los niveles de
potencia son mayores comparados con los
niveles 1 y 2, lo cual requiere de una
Tipo de batería Ácido de
Plomo
Ni-Cd Ni-MH Li-ión
Costo Bajo Medio Alto Muy Alto
Energía Especifica
[Wh/kg]
30-50 50-80 40-100 160
Voltaje por celda [V] 2 1,25 1,25 3,6
Número de ciclo
[Carga/descarga]
200-500 1000 1000 1200
Auto descarga por mes
[% del total]
Bajo (5%) Alto-
Moderado
(20%)
Alto (30%) Bajo (10%)
Mínimo tiempo de carga
[h]
8-16 1-1.5 2-4 2-4
Requerimientos de
actividad [día]
180 30 90 Ninguno
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infraestructura especializada, más allá de
la requerida por los sistemas de recarga
para aplicaciones domésticas. La recarga
se puede ejecutar en corriente alterna o
corriente continua, alcanzo valores
nominales de hasta 250 kW con un tiempo
de recarga total de la batería no mayor a 10
minutos. Actualmente, la compañía
TESLA es quien lidera la instalación de
este tipo de cargadores a lo largo del
territorio europeo y estadounidense. [6]
Tabla 2. Características niveles de carga, [1]
En la Tabla 2, se muestra un resumen de los niveles de
carga con haciendo énfasis en la autonomía por hora de
carga y ubicaciones más frecuentes donde se pueden
encontrar electrolineras con estos niveles de carga. Las
de nivel 1 se pueden encontrar en domicilios y
instalaciones de trabajo, ya que su voltaje es bajo y
normalizado para estos sitios, pero debido a potencia
relativamente baja su tiempo de carga es mayor. A
diferencia de las de nivel 2 y 3 que manejan mayor
potencia y tiempo de carga rápida y se pueden encontrar
comúnmente zonas públicas.
E. ENTIDADES GUBERNAMENTALES Y
LA MOVILIDAD ELÉCTRICA EN
COLOMBIA.
El gobierno de Colombia cuenta con varias
entidades que se encuentran directamente
relacionadas con el tema de movilidad entre ellas
destacan el, Ministerio de Minas y Energía
(MINMINAS), Ministerio de Transporte
(MINTRANSPORTE), y Ministerio de Ambiente y
Desarrollo Sostenible (MINAMBIENTE).
1. MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA
(MINMINAS)
El ministerio de minas y energía es el encargado de
formular y adoptar política dirigidas al
aprovechamiento sostenible de los recursos minero
y energéticos para contribuir al desarrollo
económico y social del país y coordinar la política
en materia de uso racional de energía y el desarrollo
de fuentes alternas de energía y promover,
organizar y asegurar el desarrollo de los programas
de uso racional y eficiente de energía [8].
2. UNIDAD DE PLANEACIÓN MINERO
ENERGÉTICA (UPME)
Adscrita al Ministerio de Minas Y Energía como
unidad administrativa especial del orden nacional,
de carácter técnico, se encuentra la Unidad de
Planeación Minero Energética (UPME), cuya
misión es planear el desarrollo minero energético,
apoyar la formulación e implementación de la
política pública y generar conocimiento e
información para un futuro sostenible [9].
3. MINISTERIO DE TRANSPORTE
(MINTRANSPORTE)
El Ministerio de Transporte es una entidad que tiene
como misión la formulación y adopción de las
políticas, planes, programas y proyectos e
infraestructura, relacionado con el transporte y el
tránsito en el país [10].
VIII. ASPECTO NORMATIVO
En Colombia existe una reglamentación claramente
definida para los vehículos eléctricos, definida
desde el año 2019 en la ley 1964, en la cual “se
promueve el uso de vehículos eléctricos en
Colombia y se dictan otras disposiciones” y
presentan los esquemas de promoción al uso de VE
y de cero emisiones, con el fin de contribuir a la
movilidad sostenible y a la reducción de emisiones
contaminantes y de gases de efecto invernadero.
Por otro lado, también en 2019, se desarrolló la
Estrategia nacional de Movilidad Eléctrica que
tiene como objetivo definir las acciones que
permitan acelerar la transición hacia la movilidad
eléctrica.
A. LEY 1964 DEL 11 DE JULIO DE
2019
Esta ley que promueve el uso de VEs y de cero
emisiones en Colombia por medio de beneficios a
sus propietarios.
Nivel de carga Voltaje Potencia
típica
Autonomía VE
por hora de
carga
Ubicación
Nivel 1 120 AC 3,7 kW 4,8-6,4 km Principalmente en
hogares o instalaciones
de trabajo
Nivel 2 208V-
24OV AC
7,7-22 kW 16-32 km Hogares, instalaciones de
trabajo y zonas publicas
Nivel 3 400-
1000V DC
22-43,5 kW 240 km-1600km Publica, frecuentemente
entre ciudades
7
También establece una iniciativa pública de uso de
VEs en la cual establece que para las ciudades que
cuenten con Sistema de Transporte Masivo para el
año 2035 el 100% de los vehículos adquiridos
deberán ser eléctricos.
En esta ley se establece que los municipios de
categoría especial, excluyendo a Buenaventura y
Tumaco deben garantizar como mínimo 5
estaciones de carga rápida y 20 para Bogotá, todo
esto en un periodo de 3 años partir de expedida la
ley [4].
B. INCENTIVOS
En la Ley 1964 de 2019 se establecen los incentivos
que el gobierno nacional da a los propietarios de
vehículos eléctricos y se establecen los siguientes:
1. Impuestos sobre vehículos automotores.
Para vehículos eléctricos las tarifas
aplicables no podrán superar en ningún
caso, el 1% del valor comercial del
vehículo.
2. Descuento sobre la revisión técnico
mecánica. Se está a la espera que el
Ministerio de Transporte y el Ministerio
de Ambiente y Desarrollo Sostenible,
establezcan un descuento a la revisión
técnico mecánica y de emisiones
contaminantes.
Además, un descuento del 10% en las
primas de los seguros Seguro Obligatorio
de Accidente de Tránsito (SOAT).
3. Restricción a la circulación vehicular. Los
vehículos eléctricos están exentos de las
medidas a la circulación como pico y
placa, día sin carro, restricciones por
materia ambiental entre otros.
4. Parqueaderos preferenciales. Los
establecimientos comerciales y entidades
públicas que ofrezcan parqueo al público,
deberán destinar como mínimo el 2% de
los parqueaderos habilitados, para uso
preferencial de vehículos eléctricos.
Las entidades territoriales pueden adoptar
incentivos económicos para impulsar la
movilidad eléctrica tales como, descuentos sobre
registro o impuesto vehicular, tarifas
diferenciadas en parqueo o exenciones tributarias.
En el decreto 2051 de 2019 se estableció un
gravamen arancelario del cero por ciento (0%)
para la importación de vehículos propulsados con
motor eléctrico. (Congreso de Colombia, 2019).
C. ESTRATEGIA NACIONAL DE
MOVILIDAD ELÉCTRICA
(ENME)
Debido a la urgente necesidad de reducir el
consumo de combustibles fósiles y reducir las
emisiones de gases de efecto invernadero, en
sinergias entre el Ministerio de Ambiente y
Desarrollo Sostenible (Minambiente), Ministerio
de Minas y Energía (Minenergía), Ministerio de
Trans porte (Mintransporte), Departamento
Nacional de Planeación (DNP) y la UPME, se ha
desarrollado la Estrategia Nacional de Movilidad
Eléctrica es la cual se muestra cómo va a proceder
en los próximos para penetración de VE haciendo
gran énfasis en la flota pública.
D. PROYECCIÓN PARA LOS
PRÓXIMOS AÑOS
En el ámbito de construcción de infraestructura de
estaciones de carga se tiene que para la ciudad de
Bogotá según la Ley 1964, para el año 2022 se debe
contar como mínimo, 20 estaciones de carga rápida
en condiciones funcionales.
En Cuanto a proyección de vehículos eléctricos el
Gobierno nacional se ha puesto una meta en el Plan
Nacional de Desarrollo 2018-2022, de contar para
el 2022 un total de 6600 VE.
La Estrategia Nacional de Movilidad Eléctrica,
tiene como objetivo general definir las acciones que
permitan acelerar la transición hacia la movilidad
eléctrica, teniendo como meta la incorporación de
600.000 vehículos eléctricos a 2030. [11]
IX. ASPECTOS ECONÓMICOS
En la siguiente sección se presentan los costos
actuales asociados a la adquisición y sostenimiento
de un VE y se realiza una comparación con los
costos de un VCI, que si bien actualmente es mayor
el costo inicial de copra de un VE se puede ver que
una parte de la inversión se recupera en menores
gastos y compra de mantenimiento y recarga de
batería También se da una mirada a los costos de
las estaciones de carga [4].
8
A. INFRAESTRUCTURA DE CARGA
En la Tabla 3, se muestran los costos aproximados
en USD de las estaciones de carga dependiendo su
nivel y si es básica o compleja. Los sistemas básicos
de comunicación son los que comúnmente se
instalarían en domicilios y su costo es moderado y
accesible para las personas del común. Los sistemas
complejos ya serian para electrolineras y su costo
es elevado.
Tabla 3. Costos de estaciones de carga, [1]
B. VEHÍCULOS DISPONIBLES EN EL
MERCADO
En la Figura 4 se muestra los 5 vehículos de uso
doméstico más vendidos en Colombia en el entre
los meses enero y febrero del año 2020.
.
A continuación, en la Tabla 4, se hace una
revisión a las características técnicas más
relevantes y costos de los vehículos mostrados en
la Figura 4.
Tabla 4. Principales VEs en el mercado nacional, [13]
El vehículo con mejores características es el BYD
E5 400 con una autonomía de 400 km, potencia de
215 hp, batería de 60,5 kWh y precio medio. Para
los modelos BMW i3, Nissan Leaf y Renault Zoe
cuentan con una batería de similares características,
pero la potencia generada por los motores son muy
distinta, siendo el BMW el que más genera con 170
hp, pero este modelo es el más costoso del listado.
, Es evidente el alto costo de adquisición de estos
VEs, pero sus características técnicas como
potencias relativamente altas a comparación de un
VCI promedio y se ve que la autonomía supera los
200 km a exención del Renaul Twizy que es un
modelo compacto.
C. COSTOS ASOCIADOS A LA
ADQUISICIÓN DE UN VEHÍCULO
ELÉCTRICO
Se hace un análisis de lo que se llama en ingles el
TCO (Total Cost of Owenership) o costo total de
propiedad de un vehículo en su vida útil, que para
efecto de la Figura 5 será tomado en un horizonte
de 10 años.
Nivel de carga Tipo Costo de cargador
(USD)
Nivel 1 Sistema de comunicación básico $ 813
Nivel 2 Sistema de comunicación básico $ 1182
Nivel 2 Sistemas de comunicación complejo
(con sistemas de cobro)
$ 3127
Carga rápida DC Sistemas de comunicación complejo
(con sistemas de cobro) 50 kW
$ 28401
Carga rápida DC Sistemas de comunicación complejo
(con sistemas de cobro) 150 kW
$ 75000
Carga rápida DC Sistemas de comunicación complejo
(con sistemas de cobro) 350 kW
$ 140000
BMW i3 BYD E5 400 Nissan Leaf Renault Zoe Renault
Twizy
Batería Iones de litio
37,9 kWh
Hierro Fosfato
60,5 kWh
Ion-litio
laminada 40
kWh
Iones de litio
41 kWh
Iones de litio
8 kWh
Potencia 170 hp 215 hp 147 hp @
9.795 rpm
92 hp 17 hp
Torque 250 Nm 310 Nm 320 Nm @
3.283 rpm
220 Nm 57 Nm
Autonomía 260 km 400 km 270 km 300 km 80 km
Peso 1.195 kg 1.900 kg 1.544 kg 1.470 kg 473 kg
Tiempo de
recarga
0.7 a 9,7
horas
9 horas
(Wallbox)
1 a 21 horas 6.5 horas
(Wallbox)
3.5 horas
(Wallbox)
Precio
(Spt/20)
>$177M $120M $141M >$107M $41M
Figura 4. Los 5 VEs más vendidos. [12]
9
Figura 5.TCO para VE y VCI, [14]
Actualmente el costo de adquisición de un vehículo
eléctrico es mucho mayor que el de un vehículo con
motor térmico y representa cerca del 87% de los
costos totales (Compra, Operación y
Mantenimiento) en un horizonte de 10 años y solo
el 13% está asociado a los costos de “combustible”,
mantenimiento, seguros e impuestos, esto
representa alrededor 23 millones en un vehículo de
$177 millones, como el BMWi3 (ver Tabla 4).
Sin embargo, al realizar la misma comparación con
un vehículo de combustión interna, para el cual el
costo de adquisición representa alrededor del 51%
de los costos totales (Compra, Operación y
Mantenimiento) para un período de 10 años,
entonces los costos asociados al combustible,
mantenimiento, seguros e impuestos son el 49%.
Por lo tanto, para un vehículo de similares
características al mencionado (BMWi3) pero de
combustión, como el Kia Soul 2020, con un costo
de cerca de 70 millones, entonces sus costos de
combustible, mantenimiento, seguros e impuestos
serían de 35 millones. Lo que nos permite
evidenciar el ahorro en este sentido, con la
adquisición de un vehículo eléctrico.
Figura 6.Kia Soul 2020,[15]
Se espera que, con la expansión del mercado,
lleguen a equipararse los costos totales del vehículo
eléctrico y los del vehículo térmico hacia el 2030,
como se puede evidenciar en la Figura 5.
X. ASPECTOS AMBIENTALES
Una de las amenazas a la calidad de vida y la salud
de los seres humanos, es la contaminación del aire
generado por el tráfico vehicular que cada vez
incrementa debido al constante crecimiento de la
población en la ciudad. En Bogotá es evidente con
las constantes alertas generadas por la mala
calidad del aire, y se ve la necesidad de que los
ciudadanos tomen conciencia y se empiece a usar
medios de transporte más amigables con el medio
ambiente.
A. COMPROMISOS NACIONALES E
INTERNACIONALES
En la Tabla 5, se muestra compromisos
internacionales como los definidos en las Leyes
1844 de 2017 y 1931 de 2018, donde se adopta el
“Acuerdo de París” y se establecen las directrices
para la gestión del cambio climático. Respecto a los
Objetivos de desarrollo sostenible (ODS), que ha
definido metas específicas con relación a la
inclusión de VE.[1]
Tabla 5. Compromisos ambientales internacionales
y nacionales, [1]
Política Meta o compromiso
“Acuerdo de París” COP 21 Reforzar la respuesta mundial a la amenaza del cambio
climático. En el contexto del desarrollo sostenible y de los
esfuerzos por erradicar la pobreza.
Ley 18844 de 2017 Reducir las emisiones de GEI en un 20% con respecto a las
emisiones proyectadas para el año 2030
Ley 1931 de 2018 La promoción de las fuentes no convencionales de energía
renovable y de eficiencia energética es una herramienta
para la mitigación de GEI en la gestión del cambio climático.
ODS 2030 Se debe reducir el número de muertes y enfermedades
producidas por la contaminación del aire, facilitar el acceso a
la investigación y las tecnologías energéticas no
contaminantes.
10
B. COMPARATIVA EMISIÓN
CONTAMINANTES VE VS VCI DE
SIMILARES CARACTERÍSTICAS
Las emisiones de CO2 producida por un VE que sea
100% eléctrico es de cero, por lo que, para ser más
objetivo en la comparación de tecnologías, se bebe
tener presente que la energía con la que se carga un
VE viene de distintas formas de generación que
también tienen un impacto ambiental a tener en
cuenta.
En la figura 4-3 se muestran dos conceptos, el
primero “del pozo a la rueda”, tomo en cuenta todas
las transformaciones que un insumo de energía
primaria sufre desde que extrae de la naturaleza
hasta que llega al tanque o a la batería eléctrica. El
segundo concepto es el “del depósito la rueda” este
incluye gastos energéticos de extracción de
petróleo, su transporte, procesamiento y la entrega
de combustible al tanque. En la figura se muestra
los gramos de CO2 por kilómetro de recorrido,
comparando un VE y un VCI que para el caso en un
Renault Megane a gas y a gasolina [16].
Figura 7. 𝐶𝑂2 producido por VEs vs VCI, [16]
Se puede observar como la emisión de CO2 de un
VE en todos casos en inferior a la producida por los
VCI y un VE sería totalmente de cero emisiones
siempre y cuando la energía que se utilice para
carga su batería sea de energía renovables como la
eólica.
Para el caso de Colombia donde la energía se
obtiene como se muestra en figura 4-4, donde la
mayor parte de la energía generada en Colombia
viene de hidroeléctricas, que como es bien tienen
un impacto ambiental, principalmente a la fauna y
la flora, pero se considera como energía renovable
y en emisiones de CO2 se equipara a la energía
eólica
Figura 8. Producción energética en Colombia. [17]
C. MANEJO DE BATERÍAS DESECHABLES
Un residuo o desecho que produce un vehículo
eléctrico, son las baterías ya que transcurrido su
vida útil se deben remplazar por unas nuevas, por
lo que a las que quedan atrás se les debe dar
disposición final adecuada.
Para Minambiente en su resolución 0372 de 2009
da un plan posconsumo para aquellas baterías que
son de plomo acido, este plan principalmente dice
que estas baterías se recolectan en puntos de
acopio en talleres o “servitecas”, almacenes de
repuesto, grandes superficies y sitios formales
donde se vendes baterías. De estos sitios son
enviadas a una empresa licenciada para el manejo
adecuado de estos residuos.
Esta ley aplica exclusivamente a las baterías de
plomo ácido y, debido a que hasta ahora se
observa un crecimiento en el mercado de los
vehículos eléctricos, no existe una
reglamentación nacional para el manejo de otro
tipo de baterías como de ion-litio y níquel-cadmio
típicas para de los VEs actuales, por lo que se
prevé que las marcas automotrices tendrán que
encargarse inicialmente de estos elementos
desechados.
XI. CONCLUSIÓNES
Sobre los aspectos normativos se puede decir que
en Colombia se ha hecho un esfuerzo para dar los
primeros pasos hacia una movilidad eléctrica,
pues se está dando una regulación con incentivos
favorables para los propietarios de VEs, como se
ve en la ley 1964 de 2019, esto lo convierte en uno
de los países con la normativa más desarrollada a
favor de movilidad eléctrica en Latinoamérica. Es
claro que en Colombia tanto la legislación como
11
el tema de infraestructura está en sus fases
iniciales, pero se ha dado unas metas y una
proyección para los próximos años, que si bien
son un poco ambiciosas en cuanto al número de
VE a incorporar (prevista en la ENME), permitirá
un rápido crecimiento del parque de vehículos
eléctricos públicos y particulares con respectivos
beneficios ambientales.
Del estudio económico realizado a los VE
disponibles en el mercado se concluye que los
cinco principales modelos, exceptuando el
Renault Twizy (biplaza), de los cuatro modelos
restantes el que tiene la mejor relación entre
precio y características es el BYD ES 400 cuya
autonomía es elevada al igual que su potencia, por
un valor de adquisición menor que los demás
modelos. Se espera una introducción al mercado
colombiano de más variedad de VEs, gracias a los
avances en la tecnología que permitirá costos de
fabricación mucho menores a los actuales.
Los aspectos económicos nos evidencian que
actualmente uno de mayores obstáculos para la
adquisición de VEs, es el costo inicial, elevado en
la compra y en comparación de su contra parte el
VCI, puede ser de hasta del doble, esto se debe en
gran medida a que las tecnologías usadas para la
fabricación de un VE son costosas por lo que se
espera que en los próximos años se dé una
revolución tecnológica que pueda hacer que bajen
su precio y hacerse más competitivo. Con lo que,
si puede competir un VE, son los costos de
mantenimiento, recarga de batería, seguro e
impuestos mucho menores que en el VCI. Se
espera que para el año 2030 los costos totales de
poseer un VE se equiparen a los costos de un VCI.
Sobre los aspectos ambientales se concluye que
los VEs, son de cero emisiones siempre y cuando
la fuente de generación de energía con la cual se
cargue la batería, sea de una fuente de energía
renovable, que no produzca gases de efecto
invernadero. En cualquier caso, de donde se
obtenga la energía para un VE siempre va a ser
menos contaminante en comparación con las
emisiones de VCI. Otro aspecto de gran
importancia son los residuos generados por un
VE, como las baterías para las cuales se espera
que se dé una legislación que regule como se les
va a dar disposición final a este tipo de elementos,
y así evitar contaminación hídrica y de suelos.
La cartilla de consulta muestra de manera
sintetizada, la información más relevante sobre
los VEs, dando respuesta a las preguntas más
frecuentes que enfrentan los usuarios a la hora de
comprar un vehículo de este tipo.
XII. DEDICATORIA
Dedico a mi familia, mis padres, hermanos, y
esposa quienes siempre me han estado apoyando
desde el inicio con su paciencia, comprensión y
sobre todo mucho amor y a mi hija quien es mi
constante motivación para alcanzar mis metas.
XIII. AGRADECIMIENTOS
.
Agradezco a mi tutor el Ing. Juan Carlos
Monrroy, quien con su conocimiento y su guía fue
una pieza clave para que pudiera desarrollar cada
etapa de este proyecto.
También aprovecho para agradecer a la
Universidad Antonio Nariño por haberme
aceptado ser parte de ella, así como también a los
diferentes docentes que brindaron sus
conocimientos y su apoyo para seguir adelante
cada día.
12
XIV. BIBLIOGRAFIA
[
1
]
UPME, «Estructurar las bases del programa de
reemplazo tecnológico de la flota oficial del
país, para acelerar la adquisición de vehículos
de bajas y cero emisiones para entidades
públicas de orden nacional y sus oficinas
territoriales.,» 2019.. [En línea]. Available:
https://www1.upme.gov.co/DemandaEnergeti
ca/Informe_final_flota_oficial_UPME_13dic1
9.pdf
[
2
]
Mártil I «Comparativa del vehículo eléctrico
con el tradicional de gasoil o gasolina.,»
2017.. [En línea]. Available:
https://blogs.cdecomunicacion.es/ignacio/201
7/04/03/comparativa-del-vehiculo-electrico-
con-el-tradicional-de-gasoil-o-gasolina
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3
]
IDAE, «Guía para la promoción del vehículo
eléctrico en las ciudades.,» 2011.. [En línea].
Available: https://www.movilidad-
idae.com/sites/default/files/2019-
06/Gu%C3%ADaPromoci%C3%B3nVECiud
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[
4
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Congreso de Colombia, «LEY 1964 DE
2019.,» 2019..
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5
]
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https://www.rinconeducativo.org/es/recursos-
educativos/el-coche-electrico.
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6
]
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eléctricos energía y movilidad.,» 2016..
[
7
]
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repercusión medioambiental sobre la
implantación del vehículo eléctrico en el
parque móvil del ayuntamiento de Sevilla,»
2015..
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8
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https://www.minenergia.gov.co/mision-y-
vision
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9
]
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Available:
http://www1.upme.gov.co/Entornoinstituciona
l/NuestraEntidad/Paginas/Quienes-
Somos.aspx
[10] MINTRANSPORTE, «Ministerio de
transporte.,» 2020.. [En línea]. Available:
https://www.mintransporte.gov.co/publicacion
es/259/que_es_el_ministerio_de_transporte/
[1
1]
ENME, «Estrategia Nacional de Movilidad
Eléctrica.,» 2019.. [En línea]. Available:
https://www.minambiente.gov.co/index.php/es
trategia-nacional-de-movilidad-electrica-enme
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2]
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Colombia.,» 2019.. [En línea]. Available:
https://www.revistaautocrash.com/electrolineras-
en-colombia/
[1
3]
J. Monrroy, «Movilidad eléctrica en el país:
Panorama actual y características de vehículos
comerciales.,» Bogotá., 2020..
[14] R. Guzmán, «Estudio de movilidad eléctrica
en Latinoamérica.,» Bogotá., 2020..
[15] Saul López, «Los Vehículos eléctricos también
contaminan.,» 2017.. [En línea]. Available:
https://www.motor.es/noticias/coche-electrico-
contamina-201737700.html
[1
6]
Motor pasion, «Kia Soul 2020.,» 2020.. [En
línea]. Available:
www.motorpasion.com.mx/industria/kia-soul-
2020-precios-versiones-equipamiento-mexico
Vehículos Eléctrico de uso domestico en Bogotá.
1
Felmer Adolfo Méndez Palacios
Noviembre 2020
Tecnología en Mecánica Automotriz - UAN
Es un vehículo impulsado porenergía eléctrica, la cual seproporciona a partir de unbanco de baterías eléctricas quealimenta uno o varios motoreseléctricos, los cuales son losencargados de generar tracciónen las ruedas.
¿Que es Vehículos Eléctrico?
2
Tecnología en Mecánica Automotriz - UAN
Tipos de Vehículos Eléctrico
Arquitectura de vehículo 100% eléctrico.
Toda su energía proviene de la redpor lo que es necesario cargarlopara su funcionamiento. Susuministro solo viene de lasbaterías y dependiendo el modelopuede auto cargarse con elfrenado.
Arquitectura de vehículo híbrido enchufable
Es aquel vehículo que funciona con motorde combustión y energía eléctrica.Cuando se acaba la energía eléctrica pasaa el motor de combustión, o cuando lasprestaciones que se le requieren nopueden ser satisfechas con el motoreléctrico
Arquitectura de vehículo eléctrico de autonomía extendida
Este vehículo dispone de un motor de combustiónpuede ser a gasolina o diésel, que carga la bateríacon el motor de combustión. Y dispone de unmotor eléctrico con el que funciona recibiendo laenergía de las baterías. Además, este tipo devehículo también es enchufable
3
Tecnología en Mecánica Automotriz - UAN
El sistema de recarga de VEs permitetransferir la energía desde la red eléctricahasta las baterías.Esta recarga se puede realizar por medioinductivo (recarga inalámbrica) oconductivo (recarga a través deconductores), siendo este último el másusado por las estaciones de recarga.
Que son las estaciones de recarga?
4
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¿Cuánto cuesta recargar V.E?
Las recargas de un vehículo eléctricodurante un mes pueden representar unincremento de entre $30.000 y$60.000 en la factura de laenergía, cifra que es notablemente másbaja que los $200.000 que enpromedio se deben gastarmensualmente en combustible para unvehículo con motor a gasolina o diésel.
Fuente Revista virtual el carro colombiano5
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¿Qué opciones de carga hay para domicilios?
Enel X instala un cargador lento de 7 kilovatioscon capacidad para cargar un carro de 0 a 100,en aproximadamente 4 horas, dependiendo detipo de conector del vehículo eléctrico.
El valor de la obra eléctrica está en el orden delos $3 millones promedio, un costo que puedevariar de acuerdo a las distancias de laacometida dependiendo de las condiciones delpredio.Fuente Revista Negocios e Industrias
6
Tecnología en Mecánica Automotriz - UAN
Actualmente en la ciudadde Bogotá cuenta convarias electrolineras ensiendo en su mayor partede carga rápida dando50kw en 30 minutos.
Cómo y dónde se puede recargar?
7
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Los 5 Vehículos Eléctricos mas vendidos en Bogotá
BMWi3 BYD E5 400 Nissan Leaf
Renault Zoe Renault TwizySe pueden encontrar vehículos con soluciones compactas como los
distribuidos por ECOMI8
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BMW i3 BYD E5 400 Nissan Leaf Renault Zoe Renault
Twizy
Batería Iones de litio
37,9 kWh
Hierro Fosfato
60,5 kWh
Ion-litio
laminada 40
kWh
Iones de litio
41 kWh
Iones de
litio 8
kWh
Potencia 170 hp 215 hp 147 hp @
9.795 rpm
92 hp 17 hp
Torque 250 Nm 310 Nm 320 Nm @
3.283 rpm
220 Nm 57 Nm
Autonomía 260 km 400 km 270 km 300 km 80 km
Peso 1.195 kg 1.900 kg 1.544 kg 1.470 kg 473 kg
Tiempo de
recarga
0.7 a 9,7
horas
9 horas
(Wallbox)
1 a 21 horas 6.5 horas
(Wallbox)
3.5 horas
(Wallbox)
Precio
(Spt/20)
>$177M $120M $141M >$107M $41M9
Características y CostosTecnología en Mecánica Automotriz - UAN
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Tecnología en Mecánica Automotriz - UAN
El vehículo con mejores características es el BYD E5 400 con una autonomía de
400 km, potencia de 215 hp, batería de 60,5 kWh y precio medio. Para los
modelos BMW i3, Nissan Leaf y Renault Zoe cuentan con una batería de
similares características, pero la potencia generada por los motores son muy
distinta, siendo el BMW el que más genera con 170 hp, pero este modelo es el
más costoso del listado. , Es evidente el alto costo de adquisición de estos VEs,
pero sus características técnicas como potencias relativamente altas a
comparación de un VCI promedio y se ve que la autonomía supera los 200 km
a exención del Renaul Twizy que es un modelo compacto.
Se espera una introducción al mercado colombiano de más variedad de VEs,
gracias a los avances en la tecnología que permitirá costos de fabricación
mucho menores a los actuales.
Ventajas de conducir un Vehículo Eléctrico
Mayor eficiencia del
motorSilencio
total
Costes de la energía
Menores costes de
mantenimientoFrenado
regenerativo
Comodidad y confort
Cero emisiones
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¿Qué beneficios se
tiene?❖ Impuesto vehicular no podrá superar el 1% del valor
comercial del vehículo. Hoy, pagan entre 1,5% y 3,5%.
❖ Iva: 5% Arancel: 0 Impoconsumo: 0%
❖ 10% de descuento en las primas del SOAT
❖ Descuento en la revisión técnico mecánica
❖ Exentos de medidas de restricción a la circulación vehicular
(pico y placa, día sin carro, restricciones por materia
ambiental, entre otros)
❖ Zonas de parqueo preferencial en entidades públicas y
establecimientos comerciales
❖ Se pondrán mínimo 20 estaciones de carga rápida en
condiciones funcionales en Bogotá
❖ Empresas importadoras de vehículos eléctricos o híbridos
deben garantizar el importe de autopartes y repuestos
para los vehículos
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